Neuer Akku funktionierten bis minus 35 Grad

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Jeder kennt es: Wenn es richtig kalt ist, wird der Smartphone-Akku deutlich schneller leer. Das ist auch bei Elektroautos ein Problem, wenn sich die Batterie schneller entlädt und die Reichweite leidet. Chinesische Forscher haben die Anode von Lithium-Ionen-Zellen jetzt so verändert, dass die Akkus auch bei minus 35 Grad noch gut funktionieren.

Warum funktionieren Akkus bei Kälte schlechter?

Das liegt daran, dass die Anode, der Pluspol der Batterie, bei Kälte Probleme hat, die Ladung zu halten. Der Grund ist die glatte Oberfläche der Anode. Forscherteams an der Jiatong-Universität in Peking und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben die Oberfläche deshalb so verändert, dass sie uneben wurde. Sie stellten fest, dass die Batterie so auch bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt ihre Ladung hielt.

Kohlenstoff-Nanokugeln als Anodenmaterial

Die Forscher erhitzten ein kobalthaltiges Material namens ZIF-67, um sogenannte zwölfseitige Kohlenstoff-Nanokugeln mit unebener Oberfläche zu erhalten. Diese haben eine gute elektrische Ladefähigkeit und wurden als Anode in eine Batterie mit Lithium-Metall-Kathode eingesetzt.

Lade- und Entladetests zeigten anschließend, dass die Anode bei Temperaturen von plus 25 bis minus 20 Grad stabil blieb. Auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt hielt sie 85,9 Prozent der Ladung, die sie bei normaler Temperatur halten konnte. Das ist ein großer Erfolg, weil Lithium-Ionen-Batterien bei diesen Temperaturen normalerweise fast keine Ladung halten können.

Der Versuch klappte auch bei minus 35 Grad

Im Laufe ihrer Experimente senkten die Forscher die Lufttemperatur sogar auf minus 35 Grad Celsius. Sie stellten fest, dass die neue unebene Anode immer noch in der Lage war, die Batterie aufzuladen und fast 100 Prozent der Ladung wieder abzugeben.

Die Forscher konnten also mit einem leicht veränderten Kohlenstoffmaterial in der Anode eine der größten Einschränkungen dieser weltweit weit verbreiteten Batterie beheben. Die Ergebnisse könnten tiefgreifende Auswirkungen auf den Einsatz von Batterien in den kältesten Regionen der Erde und darüber hinaus haben.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift ACS Central Science veröffentlicht.

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